Погружные насосы на подпор: решение проблемы кавитации

Погружные насосы на подпор: решение проблемы кавитации

Погружные насосы на подпор: решение проблемы кавитации

Статья 9 января 2025

Кавитация — одна из самых распространённых и опасных проблем в работе насосов. Это явление представляет собой образование и разрушение паровых пузырьков в жидкости при снижении давления внутри проточной части насоса. Разрушение пузырьков сопровождается ударными нагрузками, которые могут повредить рабочие колёса, корпус и другие детали проточной части. Для промышленных насосов, таких как установки типа Д и ЦНС, кавитация может привести к серьёзным экономическим потерям: снижению производительности, высоким затратам на ремонт или даже полному выходу оборудования из строя. Одним из самых эффективных способов борьбы с кавитацией является использование подпорных насосов.


Проблема кавитации

Кавитация представляет собой сложный физический процесс, происходящий в условиях недостаточного давления на входе насосного оборудования. Вода или другая жидкость, проходящая через насос, испаряется при снижении давления ниже давления насыщенных паров этой жидкости при данной температуре, образуя паровые пузырьки. Эти пузырьки образуются в зоне низкого давления — обычно вблизи центра рабочего колеса. Когда пузырьки перемещаются в область более высокого давления, например, к периферии рабочего колеса, они схлопываются. Этот процесс сопровождается локальными высокими температурами и значительными ударными нагрузками на поверхность оборудования.

Кавитация.png


Схлопывание пузырьков приводит к нескольким негативным последствиям: 

  • Микровзрывы создают эрозионное воздействие на рабочие поверхности насосов, особенно на рабочие колёса и корпус. 

  • Кавитация вызывает вибрацию, которая может повредить подшипники и соединительные элементы насоса. 

  • Этот процесс снижает эффективность насоса, так как пузырьки занимают объём, который в нормальных условиях должен быть заполнен жидкостью.


Kavitation_at_pump_impeller.png

Пример кавитационного износа рабочего колеса


Основными причинами возникновения кавитации являются:

  • Недостаточное давление на входе в насос, вызванное либо неправильным проектированием системы, либо значительными потерями напора в подводящих трубопроводах.
  • Высокая температура перекачиваемой жидкости, что снижает давление насыщенных паров жидкости.
  • Выбор насоса, не соответствующего условиям эксплуатации.

Последствия кавитации весьма разрушительны. Помимо значительных повреждений рабочих колёс и корпуса, этот процесс вызывает снижение общей производительности насосной системы и рост энергозатрат. В промышленности, особенно на шахтах, металлургических предприятиях и в химической отрасли, такие последствия могут привести к значительным финансовым потерям из-за вынужденных простоев и затрат на ремонт оборудования.


 Использование подпорных насосов — это проверенный и надёжный способ предотвращения кавитации. Такие насосы повышают давление на входе основного насоса, исключая возможность образования паровых пузырьков. 


Общие требования к насосам на подпор

Подпорные насосы должны соответствовать ряду ключевых требований для обеспечения их эффективности и надёжности: 

  • Насосы должны обеспечивать достаточное давление на входе в основной насос, чтобы исключить возможность кавитации. Это требует точного расчёта гидравлических характеристик системы и выбора насоса с подходящими параметрами.

  • Подпорные насосы должны быть устойчивыми к воздействию агрессивных сред, т.к. на объектах не всегда есть возможность качественно очищать перекачиваемую жидкость, включая абразивные частицы и химически активные вещества. Материалы, используемые в конструкции насоса, должны обладать высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью.

  • Важно учитывать температурный режим эксплуатации. Насосы должны быть оснащены системами охлаждения, чтобы поддерживать стабильную работу двигателя даже при длительных нагрузках. Надёжность уплотнений также играет ключевую роль, так как они предотвращают утечку жидкости и защищают двигатель от повреждений.

  • Насосы на подпор должны быть простыми в установке и обслуживании. Это включает удобный доступ к основным узлам для проведения технического обслуживания, а также наличие систем защиты, таких как термовыключатели и влагозащищённые кабельные вводы, которые минимизируют риски выхода из строя.

Принцип работы

Монтажная-область-1.png


Преимущества насосов ZUMFA

Погружные насосы, такие как ZUMFA KZNSGN и S благодаря своей надёжной конструкции и устойчивости к абразивным средам, являются идеальным решением для предотвращения кавитации в промышленных системах.

Монтажная область 1.pngМонтажная область 2.pngМонтажная область 3.png


Дренажные насосы из линейки ZUMFA KZN

Предназначены для работы с сильно загрязнённой водой с частицами до 20 мм. Они оснащены верхним напорным патрубком, боковым охлаждением двигателя и двойным механическим уплотнением из карбида кремния, что обеспечивает их долговечность. Корпус и рабочие элементы выполнены из износостойкого чугуна и высокохромистого чугуна, что делает насосы устойчивыми к абразивному воздействию. Максимальный напор достигает 55 метров, а производительность — до 156 кубических метров в час.


Шламовые насосы из линейки ZUMFA SGN 

Разработаны для работы с жидкостями, содержащими частицы до 30 мм, и оборудованы встроенным агитатором для перемешивания шлама. Они также оснащены верхним напорным патрубком, боковым охлаждением двигателя и двойным механическим уплотнением. Высокопрочные материалы и конструктивные решения обеспечивают их надёжность в тяжёлых условиях эксплуатации. Максимальный напор составляет 42 метра, а производительность — до 390 кубических метров в час.


Шламовые насосы ZUMFA S 

Предназначены для перекачивания жидкостей, содержащими частицы до 95 мм в диаметре. Горизонтальная установка на раме обеспечивает устойчивость насосов на рыхлом грунте и удобство перемещения. Электродвигатель остаётся погружённым в рабочую жидкость, что способствует его эффективному охлаждению. Насосы оснащены полиуретановым экспеллером, предотвращающим попадание твёрдых частиц в механическое уплотнение вала, и вихревым рабочим колесом из высокохромистого чугуна. Этот механизм позволяет переносить твёрдые частицы через насосную часть без контакта с крыльчаткой, что значительно увеличивает срок службы оборудования. Электродвигатель имеет обмотку класса изоляции H (до 180 °С), а влагонепроницаемый кабельный ввод, залит двухкомпонентным компаундом, что предотвращает попадание влаги даже при повреждении кабеля. Максимальный напор составляет 37,5 метра, а производительность — до 272 кубических метров в час.

Эти три линейки насосов ZUMFA обладают влагозащищённым кабельным вводом, залитым эпоксидным составом, что предотвращает попадание влаги в двигатель даже при повреждении кабеля. Биметаллические термовыключатели предотвращают перегрев двигателя, что повышает безопасность и надёжность оборудования. Эти насосы подходят для работы в сложных условиях, таких как шахты, металлургические предприятия и системы водоотведения.


Рекомендации по выбору и эксплуатации

Для правильного выбора подпорного насоса важно учитывать характеристики рабочей среды и параметры основного насоса. ZUMFA KZN, SGN и S предлагают широкий диапазон производительности и напора, что позволяет адаптировать их к различным условиям эксплуатации. Установка этих насосов требует соблюдения рекомендаций производителя, включая правильное расположение насоса для оптимального охлаждения и подключения к системе. Регулярное техническое обслуживание также играет ключевую роль в предотвращении износа и продлении срока службы оборудования. Например, своевременная замена уплотнений и контроль состояния кабеля помогут избежать аварий и продлить срок службы насосов.


Заключение

Таким образом, погружные насосы ZUMFA KZN, SGN и S являются идеальным выбором для использования в качестве подпорных насосов. Их продуманная конструкция, надёжность и устойчивость к тяжёлым условиям эксплуатации делают их незаменимыми в борьбе с кавитацией и обеспечении стабильной работы насосов сухой установки.